[发明专利]提高模拟量采集装置模数转换精度的方法有效

专利信息
申请号: 201310661556.0 申请日: 2013-12-06
公开(公告)号: CN103634009B 公开(公告)日: 2017-01-04
发明(设计)人: 叶建忠 申请(专利权)人: 上海贝电实业(集团)股份有限公司
主分类号: H03M1/12 分类号: H03M1/12
代理公司: 上海申蒙商标专利代理有限公司31214 代理人: 徐小蓉
地址: 201206 上海市*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 提高 模拟 采集 装置 转换 精度 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于模数转换技术领域,具体涉及一种提高模拟量采集装置模数转换精度的方法。

背景技术

在控制领域需要采集各种各样的模拟量,如电压、电流、温度、湿度等等,为数据分析方便,一般均采用单片机对数据进行实时处理。对于各种模拟量,为处理方便,经过各种电路的转换,最终均表现为电压量的方式,由ADC(模数变换器)采样、量化、编码,变成2进制的形式,以便单片机进行数据识别和处理。

ADC转换完成后形成的数字量为:

Vd=Vin/Vref*(2n-1)                                 (1)

式中,Vd: ADC 转换完成后的数量值;

Vin:为待采集的模拟量转换为电压量后的电压值;

Vref:为ADC的参考电压;

n:为ADC编码的位数。

经过ADC转换后,模拟量转换成了2进制的数据,单片机能够识别。但这些只是2进制,还不是实际模拟量的数值,为适合数据处理,还需要转换成实际的电压量:

Va=Vd*Vref/(2n-1)                                 (2)

所存在的问题是:根据ADC的原理,在ADC转换过程中,实际的待转换的电压量和参考电压(Vref)是逐次比较后得到的2进制序列,式(1)中的Vref是实际的参考电压,而式(2)中的Vref是实际参考电压的理论值,可以理解为是一个常量。比如有个ADC的参考电压是5V,那么我们认为理论值就是5V,我们在单片机中运算式(2)时,式中的Vref就等于5V,但式(1)中的Vref是实际值,总是有个误差存在,如果此时参考电压的精度是1%,则实际电压是4.95V—5.05V。那么,我们即使不考虑ADC本身的精度,仅仅参考电压就带来了1%的误差,这在高精度的ADC中是难以接受的。

通常解决这个问题的方法是提高电源的精度。如果ADC的参考电压是5V,参见下表中ADC量化数据和精度关系:

编码位数(n)2n-1电压(5VFS)%FS825519.55mV0.391010234.07mV0.0981240951.22mV0.02414163830.31mV0.0061

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